f08c47fec0942fa0 クルマを楽しもう! ~その5~ | b型事業所アクセプト
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スタッフのつぶやき

クルマを楽しもう! ~その5「曲がる」と「止まる」~

スタッフのつぶやき
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さぁ!始まりました。
クルマ大好きおじさんの独り言。
これまでもお付き合いありがとうございます。
このお話は、話しても話しても話したりないものなのですが、クルマ好きな人や、これからクルマを楽しみたい人にとってはステキな時間なのです。

ご意見はどんどん言って下さい。私だけでは足りないことも只あります。
みんなで談義できると大変うれしいです。

では、前回の「走る」「止まる」の続き「曲がる」から始めてみましょう。

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クルマを曲げてみよう

次は、クルマを曲げることについてお話したいと思います。
普通にステアリングをきればクルマは曲がります。これは、ステアリングをきることでタイヤにスリップアングルが生まれ、クルマにコーナリングフォースが生まれることによります。タイヤの進行方向が変わりスリップ率が生まれることにより、タイヤのグリップ力がクルマに遠心力と求心力を生みます。クルマが曲がるコーナリングは、遠心力と求心力のタイヤグリップのバランスが取れた位置(定常円)でクルマの進路はトレースされるのです。

なにか難しいですね。
語彙力のなさが身に沁みます。
気持ち切り替えて、遠心力と求心力を踏まえてお話したいと思います。

コーナリングフォースの安定とは

遠心力とは、物を振ると外側に持っていく力です。求心力とは、物を中心に引き込もうとする力です。
クルマで走りながら右コーナーに侵入してみましょう。左側に体が持っていかれそうになります。もちろんクルマにも同じ力が働いています。これが遠心力です。しかし、クルマはある一定以上は振られません。これはタイヤのグリップ力でクルマに求心力が働いているからです。どちらの力にもタイヤのグリップ力が関係しているのです。これらをまとめてクルマのコーナリングフォースと総称しています。

このコーナリングフォースを、クルマの速度とタイヤのグリップ力において考えてみましょう(もちろんシチュエイションは複雑に多くあるのですが、ここでは分かりやすく余計な要因は簡略化します)。

クルマはコーナリング中に遠心力にさらされます。速度が上がれば上がるほど外側に振られます。クルマはタイヤのグリップ力によって求心力によって外側へ出ないように守られています。しかし速度が上がり遠心力が求心力を上回ったらどうなるか。当然、遠心力が勝ってクルマは外側へはみ出してしまいます。タイヤのグリップ力より勝ったと言えます。


では、実際に4本のタイヤを持つクルマはどのように動くのでしょうか。
右コーナリングするクルマを頭上から見てみてみましょう。クルマは時計回りにクルマのノーズを向けようと右に曲がっていきます。この動きをクルマの「ヨーイング」運動と言います。これはコーナリングと意味合いが違って、上から俯瞰したクルマ自体の回転を意味しています。
これも分かり辛いですね。これについては、後述の荷重移動でのクルマの挙動でお話します。

コーナリング中の4本のタイヤに注目してみましょう。(ここでは、FRで見てみましょう。)
右コーナーに合わせてクルマを進入させましょう。フロントタイヤが右操舵します。フロントタイヤに右のコーナリングフォースが発生します。リアタイヤ徐々に右のコーナリングフォースが発生して、4輪タイヤ全輪に右のコーナリングフォースが発生するとクルマは定常円を回り始めます。そのまま定速で走り続ければ定常円をトレースしますが、徐々に速度が増すとどうなるでしょう。フロントタイヤは操舵しているのでスリップ率が発生して遠心力に負けだして外に逃げ始めます。リアタイヤがグリップ力を残していると、グリップ力のなくしたフロントタイヤはリヤから押し出されて、フロントから定常円を外へ外れていきます。さらに速度が上がると、今度はリアタイヤのグリップ力が無くなり、外へ外れていきます(オーバーステア・ドリフトアウト)。この定常円をフロントから外へ逃げていくことをアンダーステア(プッシュアンダー)と言います。この状態は遠心力が働く限り基本的な状態です。

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駆動車輪別のちがい

例えばFRの場合、急激なトルクがリアタイヤにかかると、フロントタイヤのグリップ力が無くなる前にリアタイヤのグリップ力が無くなり、リアタイヤが内側に巻き込む状態、オーバーステアになります。
フロントタイヤにグリップ力が残っていれば、クルマは内側に巻き込むかたちになりますが、定常円上でフロントのグリップ力が抜け、リヤタイヤのグリップ力も抜けたら、4輪とも定常円をスピン状態で外れていきます(ドリフトアウトです)。

FFの場合はどうでしょうK?
FFの駆動輪は、フロントタイヤです。操舵のグリップ力と駆動力のグリップ力でかなりフロントタイヤは酷使されています。フロントのグリップ力は落ちているでしょう。ここで定常円上の速度を上げるとフロントのグリップ力は無くなり、アンダーステア状態に入ります。遠心力が勝っている状態なので、アクセルを緩めて速度を落とせば、グリップ力は回復し求心力は生まれ元の状態に戻っていきます
FRと違い、FFは基本的にアンダーステア傾向があると言えます。

AWDは前後輪タイヤその駆動力配分によって、FR寄りの挙動も出ますが、基本重量物のエンジンがフロントにあるので、FR,FFと変わらず初期状態はアンダーステアです。

MR、RRはどうでしょう。
これは難しいです。MRは、基本定常円の旋回能力が高いので、タイヤのグリップ力が高く挙動の乱れはなかなか起こりません。もちろんグリップ力が落ちるとちゃんとフロントからやリヤから定常円を外れていきます(ブレイクする)。
RRの一定速度の状態では、旋回能力は高いのですが、リアエンジンの重みでリアタイヤがブレイクすると振り子の原理で、後部から外へ飛び出していきます。また、速度が上がるとリアの沈み込みとフロントの浮き上がりで、アンダーステアにもなります。リヤタイヤのブレイクが非常に怖く、不安定になりやすいと言えます。

それぞれの駆動方法の違いからコントロールできない時の対応をお話したいと思います。
基本的には、ブレーキを踏み続け速度を落とすことが大事なのですが、ロック状態は慣性任せなところもあるのでブレーキペタルから足をはなす勇気も必要な場合もあります。

どんな場合でしょう。

FF・AWDの場合、フロントタイヤのアンダーステアから曲がり切れない挙動が起きやすいので、とにかくアクセルオフが最優先です。オフにすることで、フロントに荷重が戻りグリップ力が回復し、タイヤは定常円に戻ろうとします。ここで注意なのは、FFにおいてフロントへの荷重移動で強すぎたグリップは、リアのグリップ力を凌駕してリアが滑り出す(ブレイク)現象が起きる場合があります。これをタックインと言います。曲がりにくいカーブを曲がるために積極的に使う技法でもありますが、突然の挙動に一般の人は驚くでしょう。その時は、軽くアクセルオンでクルマの挙動を安定させましょう。

FR・MR・RRの場合はどうでしょう。
リア駆動のクルマは、リアタイヤのグリップ力が落ちて外側へ膨らみフロントタイヤを定常円の内側へ巻き込む挙動に陥りやすいです。これをオーバーステアと呼びます。基本的にFFと同じく速度を落とすことが重要ですが、積極的にブレーキングによってフロントタイヤのグリップ力を増やしフロントタイヤを定常円の方向へ取り(カウンターステア)アクセルでクルマを安定させるブレーキングドリフト等のFRならではのテクニックもあります。一般の人にいきなりは難しいので、スピンアウトするときに軽くカウンターステアを当てられる程度でも構わないでしょう。多少の安定にはつながると思います。

荷重移動による挙動の変化

サスペンションの付いているクルマは、アクセルを踏んだり、ブレーキを踏んだり、ハンドルをきったりすると、クルマ自体に様々な挙動運動をもたらします。
前述の「ピッチング」「ヨーイング」もそれらの挙動の基本です。
おさらいをするとクルマは、アクセルやブレークを踏むと、「ピッチング」の挙動を示します。
ステアリングをきると「ヨーイング」の状態を示します。それだけでしょうか?

実は、もう一つ大事な挙動「ローリング」があります。これはクルマを正面からみて左右に振られる挙動です。ステアリングを左右に切ると、ドライバーは体が左右に振られます。これは体にかかるGとローリングによる挙動によるものです。このローリングは定常円一定速度旋回時は、右旋回なら左へ、左旋回なら右へ、クルマをロールさせます。
このローリング、単体ではほとんど挙動しません。ほぼ、ピッチングやヨーイングと組み合わさって挙動します。ピッチングしながらローリングを、ヨーイングしながらローリングを、ピッチングしながらヨーイングを起こします。この合わさった挙動は、4輪タイヤの荷重移動にも大きくかかわります。荷重の変化によって、クルマの挙動は様々にコントロールすることができるようになります。

例を使ってお話してみましょう。

クルマが直線を加速した状態にいます。
ここでは、フロントが浮き上がりリアが沈み込み、リアへのピッチングが起こっています。
荷重は、主にリアタイヤです。

右カーブが迫ってきました。

曲がれるスピードまで直線でブレーキを踏んで減速しましょう。
フロントが沈み込みリアが浮き上がり、フロントへのピッチングが起こりました。
荷重は、主にフロントタイヤです。

速度が適正になったので、ブレーキペダルから足を離します。
前荷重が少し抜けていきます。

同時にステアリングを右に切り始めます。
フロント荷重から左フロント荷重に荷重移動します。
クルマが右にヨーイングを発生し曲がり始めます。
左に遠心力が働き、クルマが左側にローリングします。
荷重は、左フロントタイヤに移動します。

カーブに入りました。アクセルは一定です。
車速が一定なクルマには、完全に左側タイヤに荷重がかかります。
定常円を滑らかに進んでいきます。

カーブの出口が見えてきました。
直線に備えてゆっくりアクセル・オンです。
左側タイヤの荷重が、左リアタイヤに移り始めます。

ステアリングを真っ直ぐに戻しはじめます。
右ヨーイングが真っ直ぐに戻っていきます。
真っ直ぐに加速すると、左ロールが無くなり再度リア荷重に移っていきます。

クルマは、直線路を走り抜けていきます。

いかがでしたでしょうか?
実際は4,5秒のことが、文章にすると長々となってしまいますね。
要するにクルマは、様々な操作によってピッチングやヨーイング、ローリングを掛け合わされタイヤへの荷重移動を起こしているのです。
くどい様ですが、荷重はタイヤのグリップ力に非常に重要視されます。

例えばFRで見てみましょう。
右カーブに入る前に、ブレーキを踏みました。
速度も落ちますが、フロント荷重になります。
今、フロントタイヤのグリップ力が上がっている状態です。
ここでステアリングを右に切ると、上がったフロントタイヤのグリップ力でよりクルマを曲げてくれるのです。

右カーブで一定の速度で曲がれるのは、クルマが左ローリングすることで、左荷重となり左タイヤのグリップ力で遠心力を止めているのです。

右カーブの出口が見えアクセルを徐々に踏み込むとリア荷重が始まり左リアタイヤに荷重がかかり始めます。ステリングを戻しながら両リア荷重に移していくと駆動輪のグリップ力で前に推進してくれるのです。

ここまでの荷重を受けているタイヤですが、決して1本のタイヤで受け止めているわけではありません。これまでピックアップしたタイヤは4本のタイヤの荷重比率が最も大きくなっているタイヤを指しています。他のタイヤも荷重比率は異なりますが、しっかりと荷重を分散させて車体の挙動を支えています。クルマはなるべく4つのタイヤを路面に設置させて、荷重をかけれることがクルマの挙動の安定につながるのです。

ここでステアリングの操作の仕方ですが、教習所では送り手ハンドルとクロスハンドルがNGくらいの教えでした。基本姿勢の10時50分や9時15分の持ち方は自由ですが、重要なのはその回し方にあると思います。ステアリングの回し方は基本は、引手にあります。まず曲がる方の片手を12時の位置へ迎えに行きそのまま6時まで引き下ろします。反対の手は添えてさらに切り足す位置に置いておきましょう。引手の位置は6時のままです。一般道ではこの切り角で十分です。戻すときは、切る時の反対を行います。これがスムーズに行えるようになれば、クルマが曲がる最中のローリングが揺れることは少なくなるようになり、同乗者にも優しい運転になるでしょう

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クルマを止めよう!

ここからは、クルマを「止めて」みましょう。

まずは、ブレーキ構造メカニズムのおさらいをしましょう。
ブレーキとは、挟んだり、摺り当てたりして抵抗を起こし回転を止めることを言います。
構造的に言えば、タイヤに付随したブレーキローターブレーキパッドで挟み込むディスクローター式と同じくドラム内のブレーキライニングブレーキシューを押し当てるドラム式と2種類に分けられます。ブレーキペダルを踏んだ踏力を倍力装置(ブレーキブースター・マスターバック)にて倍化させて、マスタシリンダー内のブレーキフルードを流動させてブレーキパッドやブレーキシューを動かします。

では、どちらともメリット・デメリットを見ていきましょう。

まずは、ディスクローター式ですが、マスターシリンダーから流動してくるフルードがブレーキキャリパー(ブレーキパッドを挟み込んだ装置)に入りキャリパー内のピストンを動かしパッドをブレーキローターに押し付けてタイヤを止めます。構造のメリットとして人間の感覚に沿ったスムーズな制動力と放熱性の良さからくる制動力の安定性が挙げられます。デメリットとしてはより車重の重いクルマは制動力を求められブレーキ本体が大型化してしまう。すると、クルマの腰下(足回りより下)の重量が増えクルマの運動性を悪くしてしまう場合があります。ですが昨今の車重の重いクルマには、ブレーキング時の熱エネルギーの多さから放熱性の高いディスク式のブレーキが用いられています。熱が逃げなくなると接地した場所に摩擦熱の高さからフェード現象が現れて、ブレーキフルードは沸騰した泡により踏力が伝わらなくなり結果ブレーキが利かなくなる状態になります。この熱エネルギーを放出する役割が解放されたブレーキローターなのです。

では、ドラム式はどうでしょう。制動力はディスク式より強く、構造は簡単になっています。ブレーキフルードがブレーキ内に入るまでの仕組みは、ほとんど変わりませんが、ドラム内にあるディスクの代わりのブレーキライニングに、ブレーキパッド代わりのブレーキシューを圧着させて回転を止めます
デメリットとしてドラム内に構造が格納されているため熱エネルギーが解放されず、フェード現象を起こしやすいというところです。また強力な制動力が急激に立ち上がりやすいので、コントロールのしやすさはディスク式に負けるのです。そんなドラム式ですが、いまだ絶滅しないのは、整備しやすい簡易な構造、部品点数の少なさからくる低コストなどで、小型車・軽自動車の後輪部に使われています。

では、止まることで大事なことはブレーキ機構だけでしょうか?

大事なことを忘れていませんか?
そうここでもタイヤの存在です。
大事なことは、タイヤへの荷重とグリップ力、それから4輪制動力です
ブレーキを踏むとフロントに荷重がかかり、フロントタイヤのグリップ力が上がります。
グリップ力は、路面との摩擦力・抵抗力なのでタイヤの制動力に繋がります
それだけでは大きな制動力は得られません。4輪タイヤ全ての接地面で制動しなければならないのです。フロントの制動力は上がりますが、リアの制動力は上がりにくいものです。そこでサスペンションを調整しなければなりません。ブレーキの制動中の前後の重量配分(荷重配分)はフロント50:50が理想ですが、フロント60:40以上が現実的でしょう。また、制動力を上げすぎることによってタイヤの制動力が路面の摩擦に勝ちすぎてロックしやすくなっては意味がありません。タイヤの最大制動力は、タイヤのスリップ率が10%~20%が丁度よいと言われています。それ以上は急激にタイヤの制動力は落ちます。
真っ直ぐに止まることはさほど難しくはありませんが(まぁ基本的には最も重要なのですが)、曲がりながらのブレーキングはどうでしょう。
曲がっている最中のクルマの挙動は、ピッチング、ヨーイング、ローリングが混在しています。ここに制動力が加わると、バランスの取れていた挙動が一挙に崩れてしまいます。なので、ブレーキはなるべく直線で終わらせるようにと習うのですが、現実的にはクルマの挙動中にブレーキを踏むことはざらにあります。ブレーキングの制動力は、基本的にピッチング、ヨーイング、ローリングの挙動を増大させる傾向にあります。前のめりになったり、横に振られたりと挙動を強めることで、タイヤの荷重を乱しグリップ力を変化させてクルマのコントロールを乱します。クルマの性能で何気なく行っているブレーキングですが、実際には不安定な状況にあるのです。
では、ブレーキングすることは制動すること以外は、デメリットなのでしょうか?
そんなことはありません。
ブレーキング時のクルマの挙動をあらかじめ理解していれば、積極的にクルマをコントロールすることができます制動するブレーキングクルマの挙動を安定させるブレーキングクルマを曲げるブレーキング等、クルマの挙動を自分のコントロール下に置けるのです。ここでも大事な事は、タイヤの接地面をイメージしておくことです。

教習所の教えでは、ブレーキングはカーブの手前で終えて、ステアリングをきり曲がります。
これでは、カーブに対する進入速度を見謝ったり、アクセルオンが早すぎたりしてフロント荷重が抜けやすくなる可能性があります。
そこで曲げるブレーキングをお話ししようと思います。
まずはカーブの手前までに曲がれる速度までブレーキングします。ここは同じです。そしてブレーキペダルを抜き残しつつ、ステアリングをきりクルマを曲げていきます。
ポイントは、カーブの進入まで少しブレーキを残すことです。このことで、急激にフロント荷重が抜けず、フロントのグリップ力が荷重で残りよりクルマを曲げやすくするのです。ブレーキング残しとも言われます。これはフロントに荷重が乗り切れない急なカーブフロントのグリップ力が抜けやすい路面に有効です。しかしあくまで絶対的な速度は直線で落としましょう。カーブ内の強いブレーキングは、挙動の乱れになります。

ところでブレーキの踏み方ですが、はじめに強く徐々に抜いていくのがスムーズな止まり方です。
これを最後まで同じ踏力で強いまま止まると、ピッチングが強くなって最後にカックンとフロントが跳ね上がってしまいます。これは通常かっくんブレーキといい、あまり同乗者に好まれません。ブレーキを徐々に抜いていくことで、ピッチングの跳ね上がりがマイルドになり、また速度もスムーズに止まれるようになれます。一般道でも使えるテクニックです。

今回は、クルマを「曲げる」「止まる」を中心にお話してきました。
これで「走る」「曲げる」「止まる」の3基本動作は以上です。
つたないお話ばかりで、分かりずらかったと思いますが、この運動性のメカニズムは奥が深く大変面白いと思います。今の常識は明日の非常識にもなります。人の考え方も様々です。
だから、いろんな人と意見交換がしたいです。

よろしければ、あなたのご意見をお聞かせください。
このブログがクルマ好きのコミュニケーションの場になればうれしいです。

それではまた、次回もお話しましょう。

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